Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7182010B2 - Threaded fittings for steel pipes - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7182010B2 - Threaded fittings for steel pipes - Google Patents

Threaded fittings for steel pipes Download PDF

Info

Publication number
JP7182010B2
JP7182010B2 JP2021539278A JP2021539278A JP7182010B2 JP 7182010 B2 JP7182010 B2 JP 7182010B2 JP 2021539278 A JP2021539278 A JP 2021539278A JP 2021539278 A JP2021539278 A JP 2021539278A JP 7182010 B2 JP7182010 B2 JP 7182010B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pin
box
steel pipes
threaded
seal portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021539278A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPWO2021029370A1 (en
Inventor
景太 井瀬
正明 杉野
信 鵜飼
日香理 中野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vallourec Oil and Gas France SAS
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Vallourec Oil and Gas France SAS
Nippon Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vallourec Oil and Gas France SAS, Nippon Steel Corp filed Critical Vallourec Oil and Gas France SAS
Publication of JPWO2021029370A1 publication Critical patent/JPWO2021029370A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7182010B2 publication Critical patent/JP7182010B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/002Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with more than one threaded section
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/04Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042Threaded
    • E21B17/0423Threaded with plural threaded sections, e.g. with two-step threads
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21BEARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/08Casing joints
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/04Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with additional sealings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/001Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads
    • F16L15/004Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints with conical threads with axial sealings having at least one plastically deformable sealing surface
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L15/00Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints
    • F16L15/06Screw-threaded joints; Forms of screw-threads for such joints characterised by the shape of the screw-thread

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)

Description

本開示は、鋼管の連結に用いられるねじ継手に関する。 The present disclosure relates to threaded joints used for connecting steel pipes.

油井、天然ガス井等(以下、総称して「油井」ともいう。)においては、地下資源を採掘するため、複数段の井戸壁を構築するケーシングや、該ケーシング内に配置されてオイルやガスを生産するチュービングが用いられる。これらケーシングやチュービングは、多数の鋼管が順次連結されて成り、その連結にねじ継手が用いられる。油井に用いられる鋼管は油井管とも称される。 In oil wells, natural gas wells, etc. (hereinafter also collectively referred to as "oil wells"), in order to extract underground resources, a casing that constructs a multi-stage well wall, and a casing that is arranged in the casing and contains oil and gas Tubing is used that produces These casings and tubings are formed by connecting many steel pipes in sequence, and threaded joints are used for the connections. Steel pipes used in oil wells are also called oil well pipes.

ねじ継手の形式は、インテグラル型とカップリング型とに大別される。 Types of threaded joints are roughly classified into an integral type and a coupling type.

インテグラル型では、油井管同士が直接連結される。具体的には、油井管の一端には雌ねじ部が、他端には雄ねじ部が設けられ、一の油井管の雌ねじ部に他の油井管の雄ねじ部がねじ込まれることにより、油井管同士が連結される。 In the integral type, oil country tubular goods are directly connected to each other. Specifically, one end of the oil country tubular good is provided with a female threaded portion, and the other end thereof is provided with a male threaded portion. concatenated.

カップリング型では、管状のカップリングを介して油井管同士が連結される。具体的には、カップリングの両端に雌ねじ部が設けられ、油井管の両端には雄ねじ部が設けられる。そして、カップリングの一方の雌ねじ部に一の油井管の一方の雄ねじ部がねじ込まれるとともに、カップリングの他方の雌ねじ部に他の油井管の一方の雄ねじ部がねじ込まれることにより、油井管同士が連結される。すなわち、カップリング型では、連結対象の一対の管材のうち、一方の管材が油井管であり、他方の管材がカップリングである。 In the coupling type, oil country tubular goods are connected to each other via tubular couplings. Specifically, both ends of the coupling are provided with female threads, and both ends of the oil well pipe are provided with male threads. One male threaded portion of one oil country tubular good is screwed into one female threaded portion of the coupling, and one male threaded portion of another oil country tubular good is screwed into the other female threaded portion of the coupling. are concatenated. That is, in the coupling type, of a pair of pipe members to be connected, one pipe member is an oil well pipe and the other pipe member is a coupling.

一般に、雄ねじ部が形成された油井管の端部は、油井管又はカップリングに形成された雌ねじ部に挿入される要素を含むことから、ピンと称される。雌ねじ部が形成された油井管又はカップリングの端部は、油井管に形成された雄ねじ部を受け入れる要素を含むことから、ボックスと称される。 In general, the end of an oil country tubular good having a male thread is called a pin because it includes an element that is inserted into a female thread formed in the oil country tubular good or coupling. An end of an oil country tubular good or a coupling formed with an internal thread is called a box because it includes an element that receives an external thread formed on the oil country tubular good.

近年、さらなる高温高圧深井戸の開発が進んでいる。深井戸では、通常、高い耐圧性を有する厚肉の油井管が使用される。また、地層圧の深さ分布の複雑さによりケーシングの段数も増やす必要があることなどから、継手の最大外径が油井管の管本体の外径とほぼ同程度のスリム型のねじ継手が用いられることがある。これら厚肉継手やスリム継手には、高い強度及びシール性能が要求されるだけでなく、油井管を多重に配置するために厳しい外径寸法の制約が課されている。 In recent years, further development of high-temperature, high-pressure deep wells is progressing. Deep wells usually use thick-walled oil country tubular goods having high pressure resistance. In addition, due to the complexity of the depth distribution of formation pressure, it is necessary to increase the number of stages in the casing. can be These thick joints and slim joints are not only required to have high strength and sealing performance, but are also subject to severe restrictions on the outer diameter due to the multiple arrangement of oil country tubular goods.

寸法制約が大きい厚肉継手やスリム継手においては、特許第5908905号公報(特許文献1)、国際公開第2017/104282号公報(特許文献2)並びに国際公開第2015/194160号公報(特許文献3)に開示しているように、継手部の軸方向中間に中間ショルダ面及び中間シール部を設け、その前後にそれぞれねじ部を配置した二段ねじにより雄ねじ部及び雌ねじ部を構成したデザインが多い。ピン先端に内シール部も有する構造のねじ継手では、中間シール部は、主として外圧に対するシール性能を確保するために設けられる。 In thick joints and slim joints with large dimensional restrictions, Patent No. 5908905 (Patent Document 1), International Publication No. 2017/104282 (Patent Document 2) and International Publication No. 2015/194160 (Patent Document 3) ), there are many designs in which an intermediate shoulder surface and an intermediate seal are provided in the axial middle of the joint, and the male and female threads are formed by a two-step screw with threads arranged in front and behind the shoulder face and the intermediate seal. . In a threaded joint having a structure in which the tip of the pin also has an inner seal portion, the intermediate seal portion is provided mainly to ensure sealing performance against external pressure.

このようなデザインのねじ継手では、上記特許文献1にも開示したように、継手部の中間に危険断面(PICCS及びBICCS)が存在する。 In threaded joints of this design, there are critical cross sections (PICCS and BICCS) in the middle of the joint, as also disclosed in the above-mentioned US Pat.

危険断面(CCS)とは、締結状態において引張荷重に耐える面積が最も小さくなる継手部分の横断面である。過大な引張荷重が負荷された場合、危険断面の位置で破断が生じる可能性が高くなる。 The critical cross-section (CCS) is the cross-section of the joint portion that has the smallest area to withstand tensile loads in the closed state. When an excessive tensile load is applied, there is a high possibility that fracture will occur at the location of the critical cross section.

一般的な一段ねじから雄ねじ部及び雌ねじ部が構成されている場合、締結状態における雄ねじ部と雌ねじ部との噛み合い端のうち、雄ねじ部の先端側の噛み合い端における雌ねじ部のねじ谷底位置のボックスの横断面が危険断面となる。油井管の管本体の横断面積Aに対する危険断面積CCSAの割合(CCSA/A)を継手効率と呼び、油井管本体の引張強度に対する継手部分の引張強度の指標として広く用いられている。カップリング型のねじ継手では、カップリングの危険断面積CCSAが、油井管の管本体の横断面積Aよりも大きく、管本体の横断面積Aの110%よりも小さくなるように設計されることが多い。 When the male and female threads are composed of a general single-step thread, the box at the root position of the female thread at the tip end of the male and female threads in the engaged state. is the dangerous cross section. The ratio of the critical cross-sectional area CCSA to the cross-sectional area A of the main body of the oil country tubular good (CCSA/A) is called the joint efficiency, and is widely used as an index of the tensile strength of the joint relative to the tensile strength of the main body of the oil country tubular good. Coupling-type threaded joints are sometimes designed so that the critical cross-sectional area CCSA of the coupling is larger than the cross-sectional area A of the main body of the oil country tubular good and less than 110% of the cross-sectional area A of the main body of the oil country tubular good. many.

一方、二段ねじ構造のねじ継手においては、上述したように、継手部の軸方向中央部にも引張荷重に耐える面積が小さくなる横断面が存在し、この横断面は中間危険断面(ICCS)と言われている。 On the other hand, in a threaded joint having a two-step thread structure, as described above, there is also a cross section in the axial center of the joint portion, which has a smaller area to withstand a tensile load, and this cross section is the intermediate critical cross section (ICCS). It is said.

特許第5908905号公報Japanese Patent No. 5908905 国際公開第2017/104282号WO2017/104282 国際公開第2015/194160号WO2015/194160

中間ショルダ面及び中間シール部を有する二段ねじ構造のねじ継手では、ピンの中間危険断面(PICCS)の面積(PICCSA:Pin Intermediate Critical Cross Section
Area)及びボックスの中間危険断面(BICCS)の面積(BICCSA:Box Intermediate Critical Cross Section Area)が変わると、各種複合荷重が作用した場合の各危険断面に配分される荷重の割合が変わり、危険断面近傍の延び変形や曲げ変形の挙動が変わってくる。その結果、ピン及びボックスの中間危険断面の間に位置する中間シール部のシール性能に影響を及ぼす。
In threaded joints with a two-step thread structure that has an intermediate shoulder surface and an intermediate seal, the area of the pin intermediate critical cross section (PICCS) (PICCSA: Pin Intermediate Critical Cross Section
Area) and Box Intermediate Critical Cross Section Area (BICCSA) change, the proportion of the load distributed to each critical cross section when various combined loads act changes, and the critical cross section The behavior of extension deformation and bending deformation in the vicinity changes. As a result, the sealing performance of the intermediate seal portion located between the pin and box intermediate critical cross-sections is affected.

PICCSA+BICCSAが一定の場合、PICCSAが大きすぎるとBICCSAが小さくなりすぎ、例えば引張荷重が負荷された場合にBICCS近傍のボックスの延び変形量が大きくなる。その結果、ピンの中間シール部のシール面とボックスの中間シール部のシール面とが軸方向にずれるため、実質的なシール干渉量が小さくなってシール面間の接触力が低下するため、シール性能が低下する。さらに、BICCSAが小さいということは、カップリングの中間ショルダよりもカップリング端部に近い部分が薄いこと、すなわち中間シール部近傍の剛性が低いことを意味しており、複合荷重下でカップリングの曲げ変形などが生じ易くなる。 When PICCSA+BICCSA is constant, if PICCSA is too large, BICCSA becomes too small. For example, when a tensile load is applied, the amount of elongation deformation of the box near BICCS increases. As a result, the seal surface of the intermediate seal portion of the pin and the seal surface of the intermediate seal portion of the box are misaligned in the axial direction. Decreased performance. In addition, a lower BICCSA means that the coupling is thinner near the end of the coupling than at the mid-shoulder, i.e., less rigid near the mid-seal, resulting in a lower BICCSA under combined loading. Bending deformation and the like are likely to occur.

一方、PICCSAが小さすぎると、PICCS近傍のピンの延び変形量が大きくなる。その結果、ピンの中間シール部のシール面とボックスの中間シール部のシール面とが軸方向にずれるため、実質的なシール干渉量が小さくなってシール面間の接触力が低下するため、シール性能が低下する。 On the other hand, if the PICCSA is too small, the extension deformation amount of the pin near the PICCS increases. As a result, the seal surface of the intermediate seal portion of the pin and the seal surface of the intermediate seal portion of the box are misaligned in the axial direction. Decreased performance.

このように、PICCSとBICCSとの面積和のみならず、面積をPICCSとBICCSとにどのように配分するかによって、シール性能が変化する。 In this way, the sealing performance varies depending not only on the sum of the areas of PICCS and BICCS but also on how the areas are distributed between PICCS and BICCS.

上記特許文献1では、より多くのトルク抵抗を得るために肩部面積を最大化しながらも、CCSの面積をPICCSとBICCSとの面積の和の±5%以内とすることで、4つの危険断面同士の効率の均衡を保ち、これにより接続の効率の最大化、並びに、接続の軸方向の性能を確保し得るねじ継手が開示されている。 In Patent Document 1, while maximizing the shoulder area to obtain more torque resistance, the area of the CCS is within ± 5% of the sum of the areas of the PICCS and the BICCS. Threaded joints are disclosed that can balance the efficiencies between them, thereby maximizing the efficiency of the connection, as well as ensuring axial performance of the connection.

上記特許文献2には、ピン及びボックスの中間ショルダ面同士の干渉量を適切に設定することにより、シール性能の確保とすき間腐食の発生抑制とを図ることが開示されている。 Patent Document 2 above discloses that the amount of interference between the intermediate shoulder surfaces of the pin and the box is appropriately set to ensure sealing performance and suppress the occurrence of crevice corrosion.

上記特許文献3は、ピン先端の内ショルダ面と内シール面との間に内シール面に連なるノーズ部を設けることで、ノーズ部の弾性回復により内シール面同士の接触面圧の増幅効果が得られるようにし、これにより主として内圧に対する高いシール性能を得ることが開示されている。 In Patent Document 3, by providing a nose portion connected to the inner seal surface between the inner shoulder surface of the tip of the pin and the inner seal surface, the elastic recovery of the nose portion increases the effect of amplifying the contact surface pressure between the inner seal surfaces. It is disclosed to obtain a high sealing performance mainly against internal pressure.

しかし、上記特許文献1~3のいずれにも、PICCSとBICCSの面積比率がねじ継手のシール性能に及ぼす影響については開示されていない。 However, none of the above Patent Documents 1 to 3 disclose the effect of the area ratio of PICCS and BICCS on the sealing performance of a threaded joint.

本開示は、中間シール及び中間ショルダを含む二段ねじ構造の鋼管用ねじ継手において、優れたシール性能を確保することを目的とする。 An object of the present disclosure is to ensure excellent sealing performance in a threaded joint for steel pipes having a double thread structure including an intermediate seal and an intermediate shoulder.

本開示に係る鋼管用ねじ継手は、管状のピンと、管状のボックスとから構成され、前記ピンが前記ボックスにねじ込まれて前記ピンと前記ボックスとが締結される鋼管用ねじ継手である。前記ピンは、前記ピンの先端側から順に、第1雄ねじ部、中間シール部、及び、第2雄ねじ部を備え、前記第1雄ねじ部と前記ピンの中間シール部との間には先端側に向く中間ショルダ面を設けることができる。前記ボックスは、前記ボックスの奥側から順に、締結状態で前記ピンの第1雄ねじ部が嵌合する第1雌ねじ部、締結状態で前記ピンの中間シール部が嵌合する中間シール部、及び、締結状態で前記ピンの第2雄ねじ部が嵌合する第2雌ねじ部を備え、前記第1雄ねじ部と前記ボックスの中間シール部との間には中間ショルダ面を設けることができる。前記ボックスの中間ショルダ面は前記ピンの中間ショルダ面に対して軸方向に対向する。前記ピンは、前記第1雄ねじ部の基端側(すなわち、先端側に対する反対側の端部側)の端部近傍に位置するピン中間危険断面をさらに含んでいてよい。前記ボックスは、前記第1雌ねじ部の奥側の端部近傍に位置するボックス危険断面と、前記第2雌ねじ部の奥側の端部近傍に位置するボックス中間危険断面とをさらに含んでいてよい。 A threaded joint for steel pipes according to the present disclosure includes a tubular pin and a tubular box, and the pin is screwed into the box to fasten the pin and the box. The pin includes a first male threaded portion, an intermediate seal portion, and a second male threaded portion in order from the tip end side of the pin, and a tip end portion is provided between the first male thread portion and the intermediate seal portion of the pin. A facing intermediate shoulder surface may be provided. The box includes, in order from the innermost side of the box, a first female threaded portion into which the first male threaded portion of the pin is fitted in a fastened state, an intermediate seal portion into which an intermediate seal portion of the pin is fitted in a fastened state, and A second female threaded portion may be provided in which the second male threaded portion of the pin is fitted in a fastened state, and an intermediate shoulder surface may be provided between the first male threaded portion and the intermediate seal portion of the box. An intermediate shoulder surface of the box axially opposes an intermediate shoulder surface of the pin. The pin may further include a pin intermediate risk section located near the end on the proximal side (that is, the end on the side opposite to the distal side) of the first male threaded portion. The box may further include a box dangerous cross-section located near the far end of the first female thread and a box intermediate dangerous cross-section located near the far end of the second female thread. .

前記ピンと前記ボックスとが締結されていないときの前記ピン中間危険断面の面積をPICCSA、前記ピンと前記ボックスとが締結されていないときの前記ボックス中間危険断面の面積をBICCSA、並びに、前記ピンと前記ボックスとが締結されていないときの前記ボックス危険断面の面積をBCCSAとしたとき、前記ピン及び前記ボックスは、以下の関係:
PICCSA+BICCSA > BCCSA
0.70 ≦ PICCSA/BICCSA ≦ 0.95
を満たすことが好ましい。
PICCSA is the area of the pin intermediate risk section when the pin and the box are not fastened, BICCSA is the area of the box intermediate risk cross section when the pin and the box are not fastened, and the pin and the box When BCCSA is the area of the box critical cross-section when the is not fastened, the pin and the box have the following relationship:
PICCSA + BICCSA > BCCSA
0.70≦PICCSA/BICCSA≦0.95
is preferably satisfied.

本開示によれば、中間シール及び中間ショルダを含む二段ねじ構造の鋼管用ねじ継手において、優れたシール性能を確保することができる。 Advantageous Effects of Invention According to the present disclosure, excellent sealing performance can be ensured in a threaded joint for steel pipes having a two-step thread structure including an intermediate seal and an intermediate shoulder.

図1は、実施形態に係る鋼管用ねじ継手を示す縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a threaded joint for steel pipes according to an embodiment. 図2は、ピン中間危険断面積のボックス中間危険断面積に対する面積比とシール性能評価値との関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the seal performance evaluation value and the area ratio of the intermediate critical cross-sectional area of the pin to the intermediate critical cross-sectional area of the box. 図3は、鋼管の管本体の断面積に対するピン中間危険断面積の比率とボックス中間危険断面積の比率の和と、シール性能評価値との関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the sum of the ratio of the intermediate dangerous cross-sectional area of the pin to the cross-sectional area of the main body of the steel pipe and the ratio of the intermediate dangerous cross-sectional area of the box, and the seal performance evaluation value.

本実施の形態に係る鋼管用ねじ継手は、管状のピンと、管状のボックスとから構成される。ピンとボックスとは、ピンがボックスにねじ込まれることにより締結される。ピンは、油井管等の鋼管の端部に設けられていてよい。ボックスは、カップリングの端部や、他の鋼管の端部に設けられていてよい。 A threaded joint for steel pipes according to the present embodiment includes a tubular pin and a tubular box. The pin and box are fastened together by screwing the pin into the box. The pin may be provided at the end of a steel pipe such as an oil well pipe. The box may be provided at the end of the coupling or at the end of another steel pipe.

ピンは、その先端側から順に、ノーズ部、内シール部、内雄ねじ部、中間ショルダ部、中間シール部、及び、外雄ねじ部を備えることができる。なお、ノーズ部及び内シール部が設けられていなくてもよい。また、ピンの先端面により内ショルダ面が構成される。ノーズ部が設けられている場合にはノーズ部の先端面により内ショルダ面が構成される。ノーズ部が設けられておらず、ピンの先端部が内シール部により構成される場合は、内シール部の先端面により内ショルダ面が構成される。ノーズ部も内シール部も設けられていない場合には、内雄ねじ部の先端面、若しくは、内雄ねじ部から先端側に向けて延びる他の部位の先端面により、内ショルダ面を構成できる。ピンの内ショルダ面は、軸方向先端側に向いている。 The pin can have, in order from its distal end, a nose portion, an inner seal portion, an inner male thread portion, an intermediate shoulder portion, an intermediate seal portion, and an outer male thread portion. Note that the nose portion and the inner seal portion may not be provided. In addition, the tip surface of the pin constitutes an inner shoulder surface. When a nose portion is provided, the tip surface of the nose portion constitutes the inner shoulder surface. When the nose portion is not provided and the tip portion of the pin is formed by the inner seal portion, the tip surface of the inner seal portion forms the inner shoulder surface. If neither the nose portion nor the inner seal portion is provided, the inner shoulder surface can be formed by the tip surface of the inner male threaded portion or the tip surface of another portion extending from the inner male threaded portion toward the tip side. The inner shoulder surface of the pin faces axially distally.

内雄ねじ部は、内シール部と中間ショルダ部との間に設けられる。内雄ねじ部は、先端側に至るにしたがって徐々に小径となる外周面を有していてよい。内雄ねじ部の外周面には、先端側に至るにしたがって徐々に縮径されるテーパねじが設けられていてよい。 An inner male threaded portion is provided between the inner seal portion and the intermediate shoulder portion. The inner male threaded portion may have an outer peripheral surface whose diameter gradually decreases toward the distal end side. The outer peripheral surface of the inner male threaded portion may be provided with a tapered thread whose diameter gradually decreases toward the distal end side.

中間ショルダ部は、内雄ねじ部と中間シール部との間に設けられる。中間ショルダ部は、ピンの軸方向に対して直交する又はテーパ状の中間ショルダ面を含むことができる。中間ショルダ面は、軸方向先端側に向いていてよい。 An intermediate shoulder portion is provided between the inner male threaded portion and the intermediate seal portion. The intermediate shoulder portion may include an intermediate shoulder surface that is orthogonal or tapered to the axial direction of the pin. The intermediate shoulder surface may face axially distally.

中間シール部は、中間ショルダ部と外雄ねじ部との間に設けられる。 The intermediate seal portion is provided between the intermediate shoulder portion and the external male thread portion.

外雄ねじ部は、先端側に至るにしたがって徐々に小径となるとともに先端の外径が内雄ねじ部の基端の外径よりも大径の外周面を有していてよい。外雄ねじ部の外周面には、先端側に至るにしたがって徐々に縮径されるテーパねじが設けられていてよい。 The external male threaded portion may have an outer peripheral surface whose diameter gradually decreases toward the distal end and whose outer diameter at the distal end is larger than that at the proximal end of the internal male threaded portion. The outer peripheral surface of the external male thread portion may be provided with a tapered thread whose diameter is gradually reduced toward the distal end side.

前記ボックスは、その奥側から順に、ピンのノーズ部に対応する凹部、ピンの内シール部に対応する内シール部、ピンの内雄ねじ部に対応する内雌ねじ部、ピンの中間ショルダ部に対応する中間ショルダ部、ピンの中間シール部に対応する中間シール部、及び、ピンの外雄ねじ部に対応する外雌ねじ部を備えることができる。前記凹部は、締結状態においてノーズ部が内部に挿入されるとともに、ノーズ部と凹部との間に隙間が形成されるように構成できる。この場合、凹部の奥側端面によって内ショルダ面を構成できる。なお、ピンがノーズ部を備えていない場合は凹部は設けないことが好ましい。また、ピンが内シール部を備えていない場合はボックスにも内シール部を設けないことが好ましい。 The box is, in order from the back side, a concave portion corresponding to the nose portion of the pin, an inner seal portion corresponding to the inner seal portion of the pin, an inner female thread portion corresponding to the inner male thread portion of the pin, and an intermediate shoulder portion of the pin. There may be an intermediate shoulder portion, an intermediate seal portion corresponding to the intermediate seal portion of the pin, and an external internal thread portion corresponding to the external external thread portion of the pin. The concave portion can be configured such that the nose portion is inserted therein in the fastened state and a gap is formed between the nose portion and the concave portion. In this case, the inner shoulder surface can be formed by the inner side end surface of the recess. It should be noted that if the pin does not have a nose, it is preferable not to provide the recess. Also, if the pin does not have an inner seal, it is preferable that the box does not have an inner seal.

内雌ねじ部は、内シール部と中間ショルダ部との間に設けられる。内雌ねじ部は、ピンの内雄ねじ部に対応する構造を有し、ボックスの奥側に至るにしたがって徐々に小径となる内周面を有していてよい。内雌ねじ部の内周面には、ボックスの奥側に至るにしたがって徐々に縮径されるテーパねじを設けることができる。 An inner female thread is provided between the inner seal portion and the intermediate shoulder portion. The inner female threaded portion has a structure corresponding to the inner male threaded portion of the pin, and may have an inner peripheral surface whose diameter gradually decreases toward the inner side of the box. The inner peripheral surface of the inner female threaded portion can be provided with a tapered thread whose diameter is gradually reduced toward the inner side of the box.

中間ショルダ部は、内雌ねじ部と中間シール部との間に設けられる。中間ショルダ部は、ボックスの軸方向に直交する又は円錐状の中間ショルダ面を含むことができる。この中間ショルダ面は、ピンの中間ショルダ面に対して軸方向に対向する。 An intermediate shoulder portion is provided between the internal threaded portion and the intermediate seal portion. The intermediate shoulder portion may include an intermediate shoulder surface that is orthogonal to the axial direction of the box or conical. The intermediate shoulder surface axially opposes the intermediate shoulder surface of the pin.

中間シール部は、中間ショルダ部と外雌ねじ部との間に設けられる。 The intermediate seal portion is provided between the intermediate shoulder portion and the external female thread portion.

外雌ねじ部は、ピンの外雄ねじ部に対応する構造を有し、ボックスの奥側に至るにしたがって徐々に小径となるとともに、奥側端の外径が内雌ねじ部の手前側端の外径よりも大径の内周面を有することができる。外雌ねじ部の内周面には、ボックスの奥側に至るにしたがって徐々に縮径されるテーパねじを設けることができる。 The outer female thread has a structure corresponding to the outer male thread of the pin, and gradually decreases in diameter toward the back of the box. can have an inner peripheral surface with a larger diameter than the The inner peripheral surface of the outer female threaded portion may be provided with a tapered thread whose diameter is gradually reduced toward the inner side of the box.

締結状態でピンのノーズ部はボックスの凹部に挿入される。締結状態でピンの内シール部はボックスの内シール部に締まり嵌めの状態で嵌合する。締結状態でピンの内雄ねじ部はボックスの内雄ねじ部にねじ嵌合する。締結状態でピンの中間ショルダ部の中間ショルダ面はボックスの中間ショルダ部の中間ショルダ面に軸方向に対向する。好ましくは、締結状態で、ピンの中間ショルダの中間ショルダ面が、ボックスの中間ショルダの中間ショルダ面に接触する。締結状態でピンの中間シール部はボックスの中間シール部に締まり嵌めの状態で嵌合する。締結状態でピンの外雄ねじ部はボックスの外雌ねじ部にねじ嵌合する。また、好ましくは、締結状態でピンの内ショルダ面はボックスの内ショルダ面に接触する。 In the fastened state, the nose of the pin is inserted into the recess of the box. In the fastened state, the inner seal portion of the pin fits into the inner seal portion of the box with an interference fit. In the fastened state, the inner male threaded portion of the pin is screwed into the inner male threaded portion of the box. In the fastened state, the intermediate shoulder surface of the intermediate shoulder portion of the pin axially opposes the intermediate shoulder surface of the intermediate shoulder portion of the box. Preferably, in the fastened state the intermediate shoulder surface of the intermediate shoulder of the pin contacts the intermediate shoulder surface of the intermediate shoulder of the box. In the fastened state, the intermediate seal portion of the pin fits into the intermediate seal portion of the box with an interference fit. In the fastened state, the outer male threaded portion of the pin is screwed into the outer female threaded portion of the box. Also preferably, the inner shoulder surface of the pin contacts the inner shoulder surface of the box in the fastened state.

ピンは、内雄ねじ部のテーパ形状の大径側の端部近傍に位置するピン中間危険断面をさらに含む。ピン中間危険断面の位置は、内雄ねじ部の大径側端部近傍のうち、最も断面積が小さくなる位置である。典型的には、締結状態で内雄ねじ部及び内雌ねじ部の荷重フランク面同士の接触がなくなる位置のピンの横断面がピン中間危険断面となる。 The pin further includes a pin intermediate risk section located near the tapered large diameter end of the inner male threaded portion. The position of the intermediate dangerous section of the pin is the position where the cross-sectional area is the smallest in the vicinity of the large-diameter side end of the inner male thread portion. Typically, the cross section of the pin at the position where the contact between the load flank surfaces of the inner male threaded portion and the inner female threaded portion ceases in the fastened state is the intermediate dangerous cross section of the pin.

ボックスは、内雌ねじ部のテーパ形状の小径側(すなわちボックスの奥側)の端部近傍に位置するボックス危険断面と、外雌ねじ部のテーパ形状の小径側の端部近傍に位置するボックス中間危険断面とをさらに含む。ボックス危険断面の位置は、内雌ねじ部の小径側の端部近傍のうち、最も断面積が小さくなる位置である。典型的には、締結状態で内雄ねじ部及び内雌ねじ部の荷重フランク面同士の接触がなくなる位置のボックスの横断面がボックス危険断面となる。また、ボックス中間危険断面の位置は、外雌ねじ部の小径側の端部近傍のうち、最も断面積が小さくなる位置である。典型的には、締結状態で外雄ねじ部及び外雌ねじ部の荷重フランク面同士の接触がなくなる位置のボックスの横断面がボックス中間危険断面となる。 The box consists of a box dangerous cross section located near the end of the tapered shape of the inner female thread (that is, the inner side of the box) and a box intermediate dangerous cross section located near the end of the tapered shape of the outer female thread on the small diameter side. and cross section. The position of the box critical cross-section is the position where the cross-sectional area is the smallest in the vicinity of the small-diameter side end of the internal female thread. Typically, the cross section of the box at the position where the load flank surfaces of the inner male threaded portion and the inner female threaded portion are no longer in contact with each other in the fastened state is the box critical cross section. Further, the position of the box intermediate dangerous cross-section is the position where the cross-sectional area is the smallest in the vicinity of the small-diameter side end of the external female thread. Typically, the cross section of the box at the position where the contact between the load flank surfaces of the outer male threaded portion and the outer female threaded portion ceases to be the box middle dangerous cross section in the fastened state.

ピンとボックスとが締結されていないときのピン中間危険断面の面積をPICCSA、ピンとボックスとが締結されていないときのボックス中間危険断面の面積をBICCSA、並びに、ピンとボックスとが締結されていないときのボックス危険断面の面積をBCCSAとしたとき、ピン及びボックスは、以下の関係:
PICCSA+BICCSA > BCCSA
0.70 ≦ PICCSA/BICCSA ≦ 0.95
を満たすことが好ましい。
PICCSA is the area of the pin intermediate risk section when the pin and box are not fastened, BICCSA is the box intermediate risk cross section area when the pin and box are not fastened, and the area of the box intermediate risk cross section when the pin and box are not fastened. When the area of the box critical section is BCCSA, the pin and box have the following relationship:
PICCSA + BICCSA > BCCSA
0.70≦PICCSA/BICCSA≦0.95
is preferably satisfied.

なお、本開示において、上記各危険断面は、各テーパねじのねじ山の断面を含まないものとし、各危険断面の面積は、各テーパねじの完全ねじ部及び不完全ねじ部のねじ山を除く部分のピン又はボックスの横断面積として定義される。 In the present disclosure, each risk section does not include the thread section of each tapered thread, and the area of each risk section excludes the threads of the complete thread portion and the incomplete thread portion of each tapered thread. Defined as the cross-sectional area of the pin or box of the part.

また、ピンの内周面は、ノーズ部、内シール部、内雄ねじ部、中間ショルダ、中間シール部及び外雄ねじ部にわたってほぼ同一の内径を有していてよい。内シール部及びノーズ部においては、先端側に至るにしたがって徐々に縮径する内周面を有していてもよい。 Also, the inner peripheral surface of the pin may have substantially the same inner diameter throughout the nose, inner seal, inner external threads, intermediate shoulder, intermediate seal and outer external threads. The inner seal portion and the nose portion may have inner peripheral surfaces that gradually decrease in diameter toward the distal end side.

また、ボックスの外周面は、内シール部、内雌ねじ部、中間ショルダ、中間シール部及び外雌ねじ部にわたってほぼ同一の外径を有していてよい。 Also, the outer peripheral surface of the box may have substantially the same outer diameter across the inner seal portion, the inner female threaded portion, the intermediate shoulder, the intermediate seal portion and the outer female threaded portion.

上記PICCSA/BICCSAは、より好ましくは0.73以上であり、さらに好ましくは0.75以上である。 The above PICCSA/BICCSA is more preferably 0.73 or more, still more preferably 0.75 or more.

上記PICCSA/BICCSAは、より好ましくは0.91以下であり、さらに好ましくは0.90以下である。 The above PICCSA/BICCSA is more preferably 0.91 or less, still more preferably 0.90 or less.

一実施形態において、ピンのピン中間危険断面と中間シール部との間の軸方向距離は、ボックスのボックス中間危険断面と中間シール部との間の軸方向距離よりも大きい。これにより、ボックスの中間シール部に作用する外圧に対する縮径変形量を小さくすることができ、中間シール部における外圧に対するシール性向上を期待できる。 In one embodiment, the axial distance between the pin mid-risk section of the pin and the mid-seal portion is greater than the axial distance between the box mid-danger cross-section and the mid-seal portion of the box. As a result, it is possible to reduce the amount of diametrical contraction deformation due to external pressure acting on the intermediate seal portion of the box, and an improvement in sealing performance against external pressure at the intermediate seal portion can be expected.

好ましくは、ピンは鋼管の端部に設けられ、ボックスはカップリングに設けられる。より詳細には、鋼管は管本体を有し、ピンは、管本体の端部から軸方向に沿って延びている。管本体は、締結状態でボックスに挿入されない部分である。この場合、カップリングのボックス危険断面積BCCSAを、鋼管の管本体の断面積Aよりも大きくすることが好ましい。これによれば、ねじ継手部分において、鋼管の引張強度と同等以上の引張強度を確保できる。また、管本体の肉厚が20mm以上である鋼管用のねじ継手として本発明は好適に実施できる。ここで、管本体の肉厚が20mm以上であるとは、管本体の最小肉厚が20mm以上であることを意味する。 Preferably, the pin is provided at the end of the steel tube and the box is provided at the coupling. More specifically, the steel tube has a tube body and the pin extends axially from the end of the tube body. The pipe body is the portion that is not inserted into the box in the fastened state. In this case, it is preferable to make the box critical cross-sectional area BCCSA of the coupling larger than the cross-sectional area A of the pipe main body of the steel pipe. According to this, a tensile strength equal to or greater than the tensile strength of the steel pipe can be ensured in the threaded joint portion. Moreover, the present invention can be suitably implemented as a threaded joint for steel pipes having a wall thickness of 20 mm or more. Here, the wall thickness of the pipe main body being 20 mm or more means that the minimum wall thickness of the pipe main body is 20 mm or more.

〔鋼管用ねじ継手の構成〕
図1を参照して、本実施の形態に係る鋼管用ねじ継手1は、カップリング型のねじ継手であって、管状のピン2と、ピン2がねじ込まれてピン2と締結される管状のボックス3とを備える。図示例では、ピン2は、油井管Tの端部に設けられ、ボックス3はカップリングCの端部に設けられている。
[Configuration of threaded joint for steel pipe]
Referring to FIG. 1, a threaded joint 1 for steel pipes according to the present embodiment is a coupling-type threaded joint that includes a tubular pin 2 and a tubular pin 2 that is screwed into and fastened with the pin 2. box 3; In the illustrated example, the pin 2 is provided at the end of the oil well pipe T, and the box 3 is provided at the end of the coupling C. As shown in FIG.

ピン2は、油井管Tの管本体の端部から軸方向に沿って先端側に延びている。ピン2は、ノーズ部21と、内シール部22と、テーパ状の内雄ねじ部23と、中間ショルダ部24と、中間シール部25と、テーパ状の外雄ねじ部26とを含む。各セクション21~26は、それぞれ管状乃至リング状である。 The pin 2 extends axially from the end of the main body of the oil country tubular good T to the tip side. Pin 2 includes a nose portion 21 , an inner seal portion 22 , a tapered inner male threaded portion 23 , an intermediate shoulder portion 24 , an intermediate seal portion 25 and a tapered outer male threaded portion 26 . Each section 21-26 is tubular or ring-shaped, respectively.

ノーズ部21は、内シール部22よりも先端側に設けられており、ピン2の先端部を構成している。ノーズ部21の外周面は、内シール部22の外周に設けられた内シール面に連なって先端側に延びている。ノーズ部21の外周面は、先端側に至るにしたがって徐々に縮径するテーパ面であってよい。また、ノーズ部21の外周面は、上記テーパ面と、円弧等の曲線を管軸CL周りに回転して得られる回転体の外周面とを組み合わせた形状であってもよい。ノーズ部21の先端面はピン2の内ショルダ面を構成する。このショルダ面は、管軸CLにほぼ垂直な環状面であるが、その外周側がピン2の先端側に向けて僅かに傾斜していてよい。 The nose portion 21 is provided on the distal end side of the inner seal portion 22 and constitutes the distal end portion of the pin 2 . The outer peripheral surface of the nose portion 21 continues to the inner seal surface provided on the outer periphery of the inner seal portion 22 and extends toward the tip side. The outer peripheral surface of the nose portion 21 may be a tapered surface whose diameter gradually decreases toward the distal end side. Further, the outer peripheral surface of the nose portion 21 may have a shape in which the tapered surface described above and the outer peripheral surface of a rotating body obtained by rotating a curved line such as an arc around the tube axis CL are combined. A tip surface of the nose portion 21 constitutes an inner shoulder surface of the pin 2 . This shoulder surface is an annular surface that is substantially perpendicular to the tube axis CL, but the outer peripheral side thereof may be slightly inclined toward the tip side of the pin 2 .

内シール部22は、内雄ねじ部23よりも先端側に設けられている。内シール部22は、ノーズ部21と内雄ねじ部23との間に設けられる。内シール部22の外周面には、先端側に至るにしたがって縮径する上記内シール面が形成されている。このシール面の縦断面形状は、直線状であってもよく、円弧状であってもよく、または、直線と円弧とを組み合わせた形状であってもよい。 The inner seal portion 22 is provided on the distal end side of the inner male thread portion 23 . The inner seal portion 22 is provided between the nose portion 21 and the inner male thread portion 23 . The inner seal surface is formed on the outer peripheral surface of the inner seal portion 22 so that the diameter of the inner seal surface decreases toward the distal end side. The vertical cross-sectional shape of this sealing surface may be linear, arc-shaped, or a combination of a straight line and an arc.

内雄ねじ部23は、内シール部22と中間ショルダ部24との間に設けられる。内雄ねじ部23の外周面には、先端側に至るにしたがって徐々に縮径するテーパねじが設けられている。 The inner male threaded portion 23 is provided between the inner seal portion 22 and the intermediate shoulder portion 24 . The outer peripheral surface of the inner male threaded portion 23 is provided with a tapered thread whose diameter gradually decreases toward the distal end side.

中間ショルダ部24は、内雄ねじ部23と中間シール部25との間に設けられ、図1に示す構造ではピン2の軸方向中央付近に設けられている。中間ショルダ部24は、管軸CLにほぼ垂直な中間ショルダ面を有する。中間ショルダ面は、内雄ねじ部23と中間シール部25との間でピン2の外周に設けられた段差部により構成される。中間ショルダ面は先端側に向いている。また、中間ショルダ面は、その外周側または内周側がピン2の先端側に向けて僅かに傾倒していてもよい。 The intermediate shoulder portion 24 is provided between the inner male thread portion 23 and the intermediate seal portion 25, and is provided near the axial center of the pin 2 in the structure shown in FIG. The intermediate shoulder portion 24 has an intermediate shoulder surface substantially perpendicular to the tube axis CL. The intermediate shoulder surface is formed by a stepped portion provided on the outer periphery of the pin 2 between the inner male thread portion 23 and the intermediate seal portion 25 . The intermediate shoulder surface faces distally. Further, the intermediate shoulder surface may be slightly inclined toward the tip side of the pin 2 on the outer peripheral side or the inner peripheral side.

中間シール部25は、中間ショルダ部24と外雄ねじ部26との間に設けられる。中間シール部25の外周面には、先端側に至るにしたがって縮径する中間シール面が形成されている。このシール面の縦断面形状は、直線状であってもよく、円弧状であってもよく、または、直線と円弧とを組み合わせた形状であってもよい。 The intermediate seal portion 25 is provided between the intermediate shoulder portion 24 and the external male thread portion 26 . An intermediate seal surface is formed on the outer peripheral surface of the intermediate seal portion 25, the diameter of which decreases toward the tip side. The vertical cross-sectional shape of this sealing surface may be linear, arc-shaped, or a combination of a straight line and an arc.

外雄ねじ部26の外周面には、先端側に至るにしたがって徐々に縮径するテーパねじが設けられている。外雄ねじ部26の基端部の外径及び内径は、油井管Tの管本体の外径及び内径とほぼ等しい。 The outer peripheral surface of the external male threaded portion 26 is provided with a tapered thread whose diameter gradually decreases toward the distal end side. The outer diameter and inner diameter of the base end portion of the external male threaded portion 26 are substantially equal to the outer diameter and inner diameter of the main body of the oil country tubular goods T. As shown in FIG.

ボックス3は、ノーズ部21に対応する凹部31、内シール部22に対応する内シール部32、内雄ねじ部23に対応するテーパ状の内雌ねじ部33、中間ショルダ部24に対応する中間ショルダ部34、中間シール部25に対応する中間シール部35、及び、外雄ねじ部26に対応する外雌ねじ部36を含む。各セクション31~35は、それぞれ管状乃至リング状である。 The box 3 includes a concave portion 31 corresponding to the nose portion 21, an inner seal portion 32 corresponding to the inner seal portion 22, a tapered inner female thread portion 33 corresponding to the inner male thread portion 23, and an intermediate shoulder portion corresponding to the intermediate shoulder portion 24. 34 , an intermediate sealing portion 35 corresponding to the intermediate sealing portion 25 , and an external female threaded portion 36 corresponding to the external male threaded portion 26 . Each section 31-35 is tubular or ring-shaped, respectively.

凹部31は、内シール部22よりも奥側に設けられる。すなわち、凹部31は、ボックス3の最奥部に設けられている。凹部31には、締結状態でピン2のノーズ21が挿入される。凹部31の奥側端面は、締結状態でピン2の内ショルダ面が接触する内ショルダ面として機能する。なお、締結状態でピン2の内ショルダ面とボックス3の内ショルダ面とが接触せずに、両者間に隙間が形成されていてもよい。 The recessed portion 31 is provided on the inner side of the inner seal portion 22 . That is, the recessed portion 31 is provided at the innermost portion of the box 3 . The nose 21 of the pin 2 is inserted into the recess 31 in the fastened state. The inner side end surface of the concave portion 31 functions as an inner shoulder surface with which the inner shoulder surface of the pin 2 contacts in the fastened state. A gap may be formed between the inner shoulder surface of the pin 2 and the inner shoulder surface of the box 3 without contacting each other in the fastened state.

内シール部32は、内雄ねじ部33よりも奥側に設けられている。内シール部32は、凹部31と内雌ねじ部33との間に設けられる。内シール部32の内周面には、ボックスの奥側(言い換えれば、ピンの先端側)に至るにしたがって縮径する内シール面が形成されている。このシール面の縦断面形状は、直線状であってもよく、円弧状であってもよく、または、直線と円弧とを組み合わせた形状であってもよい。 The inner seal portion 32 is provided on the back side of the inner male thread portion 33 . The inner seal portion 32 is provided between the recess 31 and the inner female thread portion 33 . An inner seal surface is formed on the inner peripheral surface of the inner seal portion 32 so that the diameter of the inner seal surface decreases toward the inner side of the box (in other words, the tip side of the pin). The vertical cross-sectional shape of this sealing surface may be linear, arc-shaped, or a combination of a straight line and an arc.

内雌ねじ部33は、内シール部32と中間ショルダ部34との間に設けられる。内雌ねじ部33の内周面には、ボックスの奥側に至るにしたがって徐々に縮径するテーパねじが設けられている。 The inner female threaded portion 33 is provided between the inner seal portion 32 and the intermediate shoulder portion 34 . The inner peripheral surface of the inner female threaded portion 33 is provided with a tapered thread whose diameter gradually decreases toward the inner side of the box.

中間ショルダ部34は、内雌ねじ部33と中間シール部35との間に設けられ、図1に示す構造ではボックス3の軸方向中央付近に設けられている。中間ショルダ部34は、締結状態でピン2の中間ショルダ部24の先端側に位置する。中間ショルダ部34は、管軸CLにほぼ垂直な中間ショルダ面を有する。この中間ショルダ面は、内雌ねじ部33と中間シール部35との間でボックス3の内周に設けられた段差部により構成される。中間ショルダ面は、ピン2の中間ショルダ面と軸方向に対向する。図示例では、ピン2の中間ショルダ部24の軸長は、ボックス3の中間ショルダ部34の軸長よりも大きい。なお、ボックス3の中間ショルダ部34の軸長を、ピン2の中間ショルダ24の軸長より大きくしてもよい。 The intermediate shoulder portion 34 is provided between the inner female threaded portion 33 and the intermediate seal portion 35, and is provided near the axial center of the box 3 in the structure shown in FIG. The intermediate shoulder portion 34 is located on the tip side of the intermediate shoulder portion 24 of the pin 2 in the fastened state. The intermediate shoulder portion 34 has an intermediate shoulder surface substantially perpendicular to the tube axis CL. This intermediate shoulder surface is constituted by a stepped portion provided on the inner circumference of the box 3 between the inner female thread portion 33 and the intermediate seal portion 35 . The intermediate shoulder surface axially opposes the intermediate shoulder surface of the pin 2 . In the example shown, the axial length of the intermediate shoulder 24 of the pin 2 is greater than the axial length of the intermediate shoulder 34 of the box 3 . It should be noted that the axial length of the intermediate shoulder portion 34 of the box 3 may be greater than the axial length of the intermediate shoulder 24 of the pin 2 .

中間シール部35は、中間ショルダ部34と外雌ねじ部36との間に設けられている。中間シール部35の内周面には、ボックスの奥側に至るにしたがって縮径する中間シール面が形成されている。このシール面の縦断面形状は、直線状であってもよく、円弧状であってもよく、または、直線と円弧とを組み合わせた形状であってもよい。 The intermediate seal portion 35 is provided between the intermediate shoulder portion 34 and the external female thread portion 36 . The inner peripheral surface of the intermediate seal portion 35 is formed with an intermediate seal surface whose diameter decreases toward the back of the box. The vertical cross-sectional shape of this sealing surface may be linear, arc-shaped, or a combination of a straight line and an arc.

外雌ねじ部36の内周面には、ボックスの奥側に至るにしたがって徐々に縮径するテーパねじが設けられている。 The inner peripheral surface of the outer female threaded portion 36 is provided with a tapered thread whose diameter gradually decreases toward the inner side of the box.

内雌ねじ部33は、内雄ねじ部23をねじ込み可能であり、締結状態では互いに嵌め合い密着し、締まり嵌めの状態となる。外雌ねじ部36は、外雄ねじ部26をねじ込み可能であり、締結状態では互いに嵌め合い密着し、締まり嵌めの状態となる。内シール部22,32は、ピン2のねじ込みに伴って互いに接触し、締結状態では嵌め合い密着し、締まり嵌めの状態となる。中間シール部25,35もまた、ピン2のねじ込みに伴って互いに接触し、締結状態では嵌め合い密着し、締まり嵌めの状態となる。これにより、内シール部22,32の内シール面、及び、中間シール部25,35の中間シール面は、それぞれ強く圧接されてメタルシールを形成する。このような構成のねじ継手では、内シール部22,32同士の嵌め合い密着により、主に内圧に対してのシール性能が確保される。また、中間シール部25,35同士の嵌め合い密着により、主に外圧に対してのシール性能が確保される。 The inner female threaded portion 33 can be screwed into the inner male threaded portion 23, and in a fastened state, the inner female threaded portion 33 is fitted and closely attached to each other, resulting in an interference fit. The external female threaded portion 36 can be screwed into the external male threaded portion 26, and in a fastened state, the external female threaded portion 36 is fitted and closely attached to each other, resulting in an interference fit state. The inner seal portions 22 and 32 come into contact with each other as the pin 2 is screwed in, and are tightly fitted together in the tightened state, resulting in an interference fit. The intermediate seal portions 25 and 35 also come into contact with each other as the pin 2 is screwed in, and are tightly fitted together in the tightened state, resulting in an interference fit. As a result, the inner seal surfaces of the inner seal portions 22 and 32 and the intermediate seal surfaces of the intermediate seal portions 25 and 35 are strongly pressed against each other to form metal seals. In the threaded joint having such a configuration, the inner seal portions 22 and 32 are tightly fitted to each other to ensure sealing performance mainly against internal pressure. In addition, due to the tight fit between the intermediate seal portions 25 and 35, sealing performance is mainly ensured against external pressure.

ピン2及びボックス3の先端のショルダ面同士、並びに、ピン2及びボックス3の中間ショルダ面同士は、ピン2のねじ込みに伴って互いに接触して押し付けられ、ピン2のねじ込みを制限するストッパの役割を担う。なお、ピン2の先端ショルダ面及び中間ショルダ面のいずれかがボックス3に接触しないように構成することもできる。 The shoulder surfaces at the tips of the pin 2 and the box 3 and the intermediate shoulder surfaces of the pin 2 and the box 3 come into contact with each other and are pressed together as the pin 2 is screwed in, and serve as stoppers that restrict the screwing of the pin 2. responsible for In addition, it is also possible to configure so that either the tip shoulder surface or the intermediate shoulder surface of the pin 2 does not come into contact with the box 3 .

締結状態において、ピン2のノーズ部21の外周面とボックス3の凹部31の内周面との間には隙間が形成されている。これにより、過大な引張荷重が負荷されてピン2及びボックス3の内シール面同士の接触圧が緩む方向に両内シール面が軸方向に相対的に僅かに移動した場合でも、ピン2の内シール面がノーズ部21と一体となって弾性的に復元することにより、ピン2及びボックス3の内シール面同士の接触圧の低下が抑えられる。 A gap is formed between the outer peripheral surface of the nose portion 21 of the pin 2 and the inner peripheral surface of the recessed portion 31 of the box 3 in the fastened state. As a result, even if an excessive tensile load is applied and the inner seal surfaces of the pin 2 and the box 3 move relatively slightly in the axial direction in a direction in which the contact pressure between the inner seal surfaces of the pin 2 and the box 3 loosens, the inner seal surfaces of the pin 2 The contact pressure between the inner sealing surfaces of the pin 2 and the box 3 can be suppressed from being lowered by elastically restoring the sealing surfaces together with the nose portion 21 .

図1に示すように、ピン2は、内雄ねじ部23のテーパ形状の大径側(すなわち基端側)の端部近傍に位置するピン中間危険断面(PICCS)をさらに含む。また、ボックス3は、内雌ねじ部33のテーパ形状の小径側(すなわちボックスの奥側)の端部近傍に位置するボックス危険断面(BCCS)と、外雌ねじ部36のテーパ形状の小径側(すなわちボックスの奥側)の端部近傍に位置するボックス中間危険断面(BICCS)とをさらに含む。そして、これら危険断面の面積が、以下の式を満たすよう、ピン2及びボックス3が構成されている。 As shown in FIG. 1 , the pin 2 further includes a pin intermediate critical section (PICCS) located near the tapered large diameter side (ie, proximal side) end of the inner male threaded portion 23 . In addition, the box 3 has a box critical cross section (BCCS) located near the end on the smaller diameter side of the inner female threaded portion 33 (that is, the inner side of the box) and the smaller diameter side of the outer female threaded portion 36 (that is, on the smaller diameter side of the box). and a Box Intermediate Critical Section (BICCS) located near the end of the box (back side of the box). The pin 2 and the box 3 are configured such that the area of these dangerous cross sections satisfies the following formula.

〔式〕
PICCSA+BICCSA > BCCSA
0.70 ≦ PICCSA/BICCSA ≦ 0.95
上記式において、PICCSAはPICCSの面積、BICCSAはBICCSの面積、BCCSAはBCCSの面積とする。
〔formula〕
PICCSA + BICCSA > BCCSA
0.70≦PICCSA/BICCSA≦0.95
In the above formula, PICCSA is the area of PICCS, BICCSA is the area of BICCS, and BCCSA is the area of BCCS.

また、本実施形態のねじ継手は、ピン2のピン中間危険断面(PICCS)と中間シール部25との間の軸方向距離が、ボックス3のボックス中間危険断面(BICCS)と中間シール部35との間の軸方向距離よりも大きい。より好ましくは、ピン中間危険断面(PICCS)と中間シール部25との間の軸方向距離が、中間ショルダ面と中間シール部25との間の軸方向距離よりも大きくすることができる。なお、中間シール部25,35の中間シール面同士が面接触する場合、上記軸方向距離の基準位置は、面接触範囲の軸方向中央位置であってよい。 Further, in the threaded joint of this embodiment, the axial distance between the pin intermediate critical cross-section (PICCS) of the pin 2 and the intermediate seal portion 25 is the same as the box intermediate critical cross-section (BICCS) of the box 3 and the intermediate seal portion 35. greater than the axial distance between More preferably, the axial distance between the pin intermediate critical cross section (PICCS) and the intermediate seal portion 25 can be greater than the axial distance between the intermediate shoulder surface and the intermediate seal portion 25 . When the intermediate seal surfaces of the intermediate seal portions 25 and 35 are in surface contact with each other, the reference position for the axial distance may be the axial center position of the surface contact range.

さらに、カップリングCのボックス危険断面積BCCSAは、油井管Tの管本体の断面積Aよりも大きい。 Furthermore, the box critical cross-sectional area BCCSA of the coupling C is larger than the cross-sectional area A of the main body of the oil country tubular good T.

[鋼管用ねじ継手の作用・効果]
本実施形態によれば、中間シール及び中間ショルダを含む二段ねじ構造の鋼管用ねじ継手において、優れたシール性能を確保することができる。以下、その理由を詳細に説明する。
[Actions and effects of threaded joints for steel pipes]
According to the present embodiment, excellent sealing performance can be ensured in a threaded joint for steel pipes having a two-step thread structure including an intermediate seal and an intermediate shoulder. The reason for this will be explained in detail below.

ピン中間危険断面(PICCS)とボックス中間危険断面(BICCS)の面積和PICCSA+BICCSAが、ボックス危険断面(CCS)の面積BCCSAよりも大きいため、ねじ継手1の中間シール部25,35近傍の引張強度を確保できる。 Since the sum of the areas of the pin intermediate critical cross section (PICCS) and the box intermediate critical cross section (BICCS) PICCSA + BICCSA is larger than the area BCCSA of the box critical cross section (CCS), the tensile strength near the intermediate seal portions 25 and 35 of the threaded joint 1 is can be secured.

また、ピン中間危険断面積PICCSAがボックス中間危険断面積BICCSAよりも小さいが、ピン2の中間シール部25を中間ショルダ部24と外雄ねじ部26との間に設けることで、中間シール部25の断面積を大きく確保でき、大きな外圧が負荷した場合の中間シール部25の縮径変形を抑えることができる。 Also, although the pin intermediate critical cross-sectional area PICCSA is smaller than the box intermediate critical cross-sectional area BICCSA, by providing the intermediate seal portion 25 of the pin 2 between the intermediate shoulder portion 24 and the external male thread portion 26, the intermediate seal portion 25 can be A large cross-sectional area can be ensured, and deformation of the intermediate seal portion 25 with a reduced diameter can be suppressed when a large external pressure is applied.

さらに、ピン中間危険断面(PICCS)のボックス中間危険断面(BICCS)に対する面積比PICCSA/BICCSAを、0.70以上0.95以下とすることで、引張荷重が負荷された場合でも、ピン中間危険断面近傍のピン2の延び量と、ボックス中間危険断面近傍のボックス3の延び量とを同程度とし、これによりピン2の中間シール面とボックス3の中間シール面とが軸方向にずれることを抑制できるとともに、シール面近傍の曲げ変形も抑制でき、実質シール干渉量が維持されるため、シール性能が低下してしまうことを防止できる。 Furthermore, by setting the area ratio PICCSA/BICCSA of the pin intermediate risk section (PICCS) to the box intermediate risk cross section (BICCS) to 0.70 or more and 0.95 or less, even when a tensile load is applied, the pin intermediate risk section The amount of extension of the pin 2 in the vicinity of the cross section and the amount of extension of the box 3 in the vicinity of the intermediate dangerous cross section of the box are set to be approximately the same, thereby preventing the intermediate seal surface of the pin 2 and the intermediate seal surface of the box 3 from being displaced in the axial direction. In addition, bending deformation in the vicinity of the sealing surface can be suppressed, and the amount of seal interference is substantially maintained, so that deterioration of sealing performance can be prevented.

本開示は、カップリング型だけでなく、インテグラル型のねじ継手にも適用できる。また、ピン先端にノーズ部が設けられていなくともよい。また、各ねじ部のテーパねじは、図1に示す実施形態では台形ねじにより構成されているが、APIラウンドねじ、APIバットレスねじ、若しくは、楔型ねじであってもよい。その他、本開示は上記の実施の形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。 The present disclosure can be applied not only to coupling-type threaded joints but also to integral-type threaded joints. Also, the tip of the pin may not be provided with a nose portion. Also, the tapered threads of each threaded portion are trapezoidal threads in the embodiment shown in FIG. 1, but may be API round threads, API buttress threads, or wedge threads. In addition, the present disclosure is not limited to the above embodiments, and various modifications are possible without departing from the scope of the present disclosure.

本実施の形態に係る鋼管用ねじ継手の効果を確認するため、弾塑性有限要素法による数値解析シミュレーションを実施した。 In order to confirm the effects of the threaded joint for steel pipes according to the present embodiment, a numerical analysis simulation was performed using the elasto-plastic finite element method.

<試験条件>
カップリング型の油井管用ねじ継手について、PICCSとBICCSの面積比PICCSA/BICCSAを変えた複数の供試体(解析モデル)を作成し、各供試体毎に弾塑性有限要素法解析を実施して性能の差を比較した。各供試体は、図1に示す基本構造を有するカップリング型のねじ継手である。共通の試験条件を以下に示す。
<Test conditions>
For coupling-type threaded joints for oil well pipes, multiple specimens (analysis models) were created with different area ratios PICCSA/BICCSA between PICCS and BICCS, and elasto-plastic finite element analysis was performed on each specimen to determine the performance. compared the difference between Each specimen is a coupling-type threaded joint having the basic structure shown in FIG. Common test conditions are shown below.

(1)解析モデル
作成した解析モデルは、二次元軸対称モデルである。すなわち、各ねじ部23,26,33,36のねじ山は螺旋構造ではなく、想定する実製品のねじ山のピッチと同じピッチ、同じ断面形状で等間隔にリング状凸部が設けられた二次元軸対称モデルを作成した。なお、かかる二次元軸対称モデルによるFEM解析結果は、シール性能の評価において、想定する実製品のシール性と同視できることが従前より様々な論文等により検証されている。
(1) Analysis model The created analysis model is a two-dimensional axisymmetric model. That is, the screw threads of the screw portions 23, 26, 33, and 36 do not have a helical structure. A dimensional axisymmetric model was created. Various papers and the like have verified that the results of FEM analysis using such a two-dimensional axisymmetric model can be regarded as equivalent to the sealing performance of an actual product in the evaluation of sealing performance.

(2)鋼管の寸法
7-5/8[inch]×1.06[inch](外径193.7[mm]、肉厚27.0[mm])
(2) Dimensions of steel pipe 7-5/8 [inch] × 1.06 [inch] (outer diameter 193.7 [mm], wall thickness 27.0 [mm])

(3)鋼管のグレード
API規格のP110(公称降伏応力が110[ksi]の低合金鋼)
なお、FEM解析では、材料を等方硬化の弾塑性体とし、弾性係数が210GPa、0.2%耐力として降伏強度が110ksi(758.3MPa)になるように、各供試体をモデル化したものを使用した。
(3) Steel pipe grade API standard P110 (low alloy steel with a nominal yield stress of 110 [ksi])
In the FEM analysis, each specimen is modeled so that the material is an isotropically hardened elastoplastic body, the elastic modulus is 210 GPa, and the yield strength is 110 ksi (758.3 MPa) at 0.2% proof stress. It was used.

(4)二次元軸対称モデルが想定するねじの寸法
ねじピッチ:5.08mm
荷重面のフランク角:-3°
挿入面のフランク角:10°
挿入面すき間:0.15mm
(4) Screw dimensions assumed by the two-dimensional axisymmetric model Screw pitch: 5.08 mm
Flank angle of load surface: -3°
Flank angle of insertion surface: 10°
Insertion surface clearance: 0.15 mm

(5)ボックスの危険断面積(BCCSA)
鋼管の管本体断面積Aの106%
(5) Box critical cross-sectional area (BCCSA)
106% of the pipe body cross-sectional area A of the steel pipe

<評価方法>
まず各供試体に対して締結をシミュレートした解析を実行した後、締結状態のモデルにISO13679:2011 Series A試験を模擬した繰り返し複合荷重を負荷したときのシール性能を評価した。シール性能は、繰り返し荷重履歴の内圧サイクル(第一、第二事象)においては、ピン及びボックスの内シール面同士の周方向単位長さ当たりの接触力を、負荷した内圧で除した値の最小値により評価し、また、繰り返し荷重履歴の外圧サイクル(第三、第四事象)においては、ピン及びボックスの中間シール面同士の周方向長さ当たりの接触力を、負荷した外圧で除した値の最小値により評価した。これらの値が大きいほど各シール面のシール性能が優れていることを意味する。また、シール性能は、供試体#9(PICCSとBICCSの面積比PICCSA/BICCSAが1)の内外圧サイクルにおける性能を1.000とした相対値を用いて、以下の2水準で評価した。
・○:内圧シール性能が1.000以上、且つ、外圧シール性能が1.100以上
・×:内圧シール性能が1.000未満、又は、外圧シール性能が1.100未満
<Evaluation method>
First, an analysis simulating fastening was performed on each specimen, and then the sealing performance was evaluated when a repeated combined load simulating the ISO13679:2011 Series A test was applied to the model of the fastening state. The seal performance is the minimum value obtained by dividing the contact force per circumferential unit length between the inner seal surfaces of the pin and box by the applied internal pressure in the internal pressure cycle (first and second events) of the cyclic load history. In addition, in the external pressure cycle of repeated load history (third and fourth events), the value obtained by dividing the contact force per circumferential length between the intermediate seal surfaces of the pin and box by the applied external pressure was evaluated by the minimum value of It means that the larger these values are, the better the sealing performance of each sealing surface. In addition, the sealing performance was evaluated on the following two levels using relative values where the performance in internal and external pressure cycles of test sample #9 (the area ratio PICCSA/BICCSA of PICCS and BICCS is 1) was taken as 1.000.
○: internal pressure sealing performance is 1.000 or more and external pressure sealing performance is 1.100 or more ×: internal pressure sealing performance is less than 1.000, or external pressure sealing performance is less than 1.100

表1は、各供試体の試験条件及び評価をまとめたものである。 Table 1 summarizes the test conditions and evaluation of each specimen.

Figure 0007182010000001
Figure 0007182010000001

なお、供試体#1~#8が本開示による実施形態であり、供試体#9及び#10は比較例である。また、供試体#2~#5及び#10は、供試体#1とボックスが同一で、ピンの寸法を変更したものである。また、供試体#6~#9は、供試体#1とピンが同一で、ボックスの寸法を変更したものである。また、表中の用語の意味は下記の通りである。
PIN:ピン、BOX:ボックス、ICCSA:ピン及びボックスの中間危険断面積、Ratio of ICCSA:鋼管の管本体の横断面積Aに対する各中間危険断面積の比率、Ratio of PICCSA+BICCSA:各供試体のピン中間危険断面積率とボックス中間危険断面積率の和、PICCSA/BICCSA:各供試体のボックス中間危険断面積に対するピン中間危険断面積の割合、Load Cycle:荷重サイクルの種類、External:外圧サイクル、Internal:内圧サイクル、Sealability:シール性能、Eval.:評価結果
Specimens #1 to #8 are embodiments according to the present disclosure, and specimens #9 and #10 are comparative examples. Specimens #2 to #5 and #10 have the same box as that of specimen #1, but have different pin dimensions. Specimens #6 to #9 have the same pin as that of specimen #1, but the dimensions of the box are changed. Also, the meanings of the terms in the table are as follows.
PIN: Pin, BOX: Box, ICCSA: Intermediate dangerous cross-sectional area of pin and box, Ratio of ICCSA: Ratio of each intermediate dangerous cross-sectional area to cross-sectional area A of steel pipe main body, Ratio of PICCSA + BICCSA: Pin middle of each specimen Sum of critical cross-sectional area ratio and box intermediate critical cross-sectional area ratio, PICCSA/BICCSA: ratio of pin intermediate critical cross-sectional area to box intermediate critical cross-sectional area of each specimen, Load Cycle: type of load cycle, External: external pressure cycle, Internal : internal pressure cycle, Sealability: sealing performance, Eval. :Evaluation results

なお、表1に示す断面積や面積比率は、ピンとボックスとが締結されていない状態におけるものである。 Note that the cross-sectional areas and area ratios shown in Table 1 are in a state in which the pin and the box are not fastened.

表1に示した試験結果に基づき、図2に、ボックス中間危険断面積に対するピン中間危険断面積の割合とシール性能との関係を示す。また、図3には、ピン及びボックスの中間危険断面積率の和とシール性能との関係を示す。 Based on the test results shown in Table 1, FIG. 2 shows the relationship between the ratio of the intermediate critical cross-sectional area of the pin to the intermediate critical cross-sectional area of the box and the sealing performance. Also, FIG. 3 shows the relationship between the sum of the intermediate critical cross-sectional area ratios of the pin and the box and the sealing performance.

図2から明らかなように、PICCSA/BICCSAが0.70以上0.95以下の範囲で外圧に対するシール性能が1.10以上に顕著に向上しており、特に0.73以上0.91以下では外圧シール性能が1.13以上で維持されている。このように高い外圧シール性能が得られているものは供試体#1~#8であり、PICCSAとBICCSAの和がボックス危険断面積(上述したように鋼管の管本体の断面積Aの106%)よりも大きく、且つ、PICCSA/BICCSAが0.7以上0.95以下であるため、中間シール近傍の変形量が小さく、良好なシール性能が得られたものと考えられる。 As is clear from FIG. 2, the sealing performance against external pressure is remarkably improved to 1.10 or more when PICCSA/BICCSA is in the range of 0.70 to 0.95, and particularly in the range of 0.73 to 0.91. The external pressure sealing performance is maintained at 1.13 or higher. Test pieces #1 to #8 have such high external pressure sealing performance, and the sum of PICCSA and BICCSA is the box critical cross-sectional area (as described above, 106% of the cross-sectional area A of the steel pipe main body). ) and the PICCSA/BICCSA is 0.7 or more and 0.95 or less, so the amount of deformation in the vicinity of the intermediate seal is small, and good sealing performance is obtained.

供試体#9は、PICCSA+BICCSAがボックス危険断面積よりも大きいが、PICCSA/BICCSAが0.95よりも大きいため、中間シール近傍の変形量が大きく、良好なシール性能が得られなかったと考えられる。 In specimen #9, although PICCSA+BICCSA was larger than the box critical cross-sectional area, PICCSA/BICCSA was larger than 0.95, so the amount of deformation in the vicinity of the intermediate seal was large, presumably resulting in poor sealing performance.

供試体#10は、PICCSA+BICCSAがボックス危険断面積よりも小さく、且つ、PICCSA/BICCSAが0.7よりも小さいため、中間シール近傍の変形量が大きく、良好なシール性能が得られなかった。 In specimen #10, PICCSA+BICCSA was smaller than the critical cross-sectional area of the box and PICCSA/BICCSA was smaller than 0.7.

以上の結果から、本開示によれば、中間シールを含む二段ねじ構造の鋼管用ねじ継手において、内圧及び外圧に対する良好なシール性が得られることが実証できた。 From the above results, according to the present disclosure, it was demonstrated that a threaded joint for steel pipes having a two-stage screw structure including an intermediate seal can obtain good sealing properties against internal pressure and external pressure.

2:ピン、21:ノーズ部、22:第1シール部、23:第1雄ねじ部、
24:中間ショルダ部、25:第2シール部、26:第2雄ねじ部、
3:ボックス、31:凹部、32:第3シール部、33:第1雌ねじ部、
34:中間ショルダ部、35:第4シール部、36:第2雌ねじ部、
PICCS:ピン中間危険断面、PICCSA:ピン中間危険断面積
BICCS:ボックス中間危険断面、BICCSA:ボックス中間危険断面積
BCCS:ボックス危険断面、BCCSA:ボックス危険断面積
A:鋼管の管本体の断面積
2: pin, 21: nose portion, 22: first seal portion, 23: first male screw portion,
24: intermediate shoulder portion, 25: second seal portion, 26: second male thread portion,
3: Box, 31: Recessed portion, 32: Third seal portion, 33: First female screw portion,
34: intermediate shoulder portion, 35: fourth seal portion, 36: second female thread portion,
PICCS: Pin Intermediate Risk Section, PICCSA: Pin Intermediate Risk Section BICCS: Box Intermediate Risk Section, BICCSA: Box Intermediate Risk Section BCCS: Box Risk Section, BCCSA: Box Critical Section A: Cross-sectional Area of Pipe Body of Steel Pipe

Claims (9)

管状のピンと、管状のボックスとから構成され、前記ピンが前記ボックスにねじ込まれて前記ピンと前記ボックスとが締結される鋼管用ねじ継手であって、
前記ピンは、前記ピンの先端側から順に、第1雄ねじ部、中間シール部、及び、第2雄ねじ部を備え、前記第1雄ねじ部と前記ピンの中間シール部との間には先端側に向く中間ショルダ面が設けられ、
前記ボックスは、前記ボックスの奥側から順に、締結状態で前記ピンの第1雄ねじ部が嵌合する第1雌ねじ部、締結状態で前記ピンの中間シール部が嵌合する中間シール部、及び、締結状態で前記ピンの第2雄ねじ部が嵌合する第2雌ねじ部を備え、前記第1雌ねじ部と前記ボックスの中間シール部との間には中間ショルダ面が設けられ、前記ボックスの中間ショルダ面は前記ピンの中間ショルダ面に対して軸方向に対向し、
前記ピンは、前記第1雄ねじ部の基端側の端部近傍に位置するピン中間危険断面をさらに含み、
前記ボックスは、前記第1雌ねじ部の奥側の端部近傍に位置するボックス危険断面と、前記第2雌ねじ部の奥側の端部近傍に位置するボックス中間危険断面とをさらに含み、
前記ピンと前記ボックスとが締結されていないときの前記ピン中間危険断面の面積をPICCSA、前記ピンと前記ボックスとが締結されていないときの前記ボックス中間危険断面の面積をBICCSA、並びに、前記ピンと前記ボックスとが締結されていないときの前記ボックス危険断面の面積をBCCSAとしたとき、前記ピン及び前記ボックスは、以下の関係:
PICCSA+BICCSA > BCCSA
0.70 ≦ PICCSA/BICCSA ≦ 0.95
を満たす、鋼管用ねじ継手。
A threaded joint for steel pipes, comprising a tubular pin and a tubular box, wherein the pin is screwed into the box to fasten the pin and the box,
The pin includes a first male threaded portion, an intermediate seal portion, and a second male threaded portion in order from the tip end side of the pin, and a tip end portion is provided between the first male thread portion and the intermediate seal portion of the pin. A facing intermediate shoulder surface is provided,
The box includes, in order from the innermost side of the box, a first female threaded portion into which the first male threaded portion of the pin is fitted in a fastened state, an intermediate seal portion into which an intermediate seal portion of the pin is fitted in a fastened state, and a second female threaded portion into which the second male threaded portion of the pin is fitted in a fastened state; an intermediate shoulder surface is provided between the first female threaded portion and an intermediate seal portion of the box; a surface axially opposed to an intermediate shoulder surface of said pin;
the pin further includes a pin intermediate risk section positioned near the proximal end of the first male threaded portion;
The box further includes a box dangerous cross-section located near the far end of the first female thread and a box intermediate dangerous cross-section located near the far end of the second female thread,
PICCSA is the area of the pin intermediate risk section when the pin and the box are not fastened, BICCSA is the area of the box intermediate risk cross section when the pin and the box are not fastened, and the pin and the box When BCCSA is the area of the box critical cross-section when the is not fastened, the pin and the box have the following relationship:
PICCSA + BICCSA > BCCSA
0.70≦PICCSA/BICCSA≦0.95
A threaded joint for steel pipes that satisfies
請求項1に記載の鋼管用ねじ継手において、PICCSA/BICCSAが0.73以上である、鋼管用ねじ継手。 2. The threaded joint for steel pipes according to claim 1, wherein PICCSA/BICCSA is 0.73 or more. 請求項1又は2に記載の鋼管用ねじ継手において、PICCSA/BICCSAが0.91以下である、鋼管用ねじ継手。 3. The threaded joint for steel pipes according to claim 1 or 2, wherein PICCSA/BICCSA is 0.91 or less. 請求項1~3のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手において、前記ピンは、前記第1雄ねじ部よりも先端側に設けられた内シール部をさらに備え、前記ボックスは、前記第1雄ねじ部よりも奥側に設けられた内シール部をさらに備え、締結状態で前記ピンの内シール部は前記ボックスの内シール部に嵌合する、鋼管用ねじ継手。 4. The threaded joint for steel pipes according to claim 1, wherein the pin further comprises an inner seal portion provided on the tip side of the first male threaded portion, and the box comprises the first male threaded portion. A threaded joint for steel pipes, further comprising an inner seal portion provided on the inner side of the joint, wherein the inner seal portion of the pin fits into the inner seal portion of the box in a fastened state. 請求項4に記載の鋼管用ねじ継手において、前記ピンは、前記ピンの内シール部よりも先端側に設けられたノーズ部をさらに備え、前記ボックスは、前記ボックスの内シール部よりも奥側に設けられた凹部をさらに備え、締結状態で前記ノーズ部は前記凹部内に挿入される、鋼管用ねじ継手。 5. The threaded joint for steel pipes according to claim 4, wherein the pin further includes a nose portion provided on the tip side of the inner seal portion of the pin, and the box is on the inner side of the inner seal portion of the box. A threaded joint for steel pipes, further comprising a recess provided in a threaded joint for steel pipes, wherein the nose portion is inserted into the recess in a fastened state. 請求項1~5のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手において、前記ピンは、前記ピンの先端面により構成される内ショルダ面をさらに有し、前記ボックスは、前記ピンの内ショルダ面に軸方向に対向する内ショルダ面をさらに有する、鋼管用ねじ継手。 The threaded joint for steel pipes according to any one of claims 1 to 5, wherein the pin further has an inner shoulder surface formed by a tip surface of the pin, and the box is axially attached to the inner shoulder surface of the pin. A threaded joint for steel pipes, further comprising directionally opposed inner shoulder surfaces. 請求項1~6のいずれかに記載の鋼管用ねじ継手において、前記ピンは鋼管の管本体の端部から軸方向に沿って先端側に延びており、前記ボックスはカップリングに設けられている、鋼管用ねじ継手。 The threaded joint for steel pipes according to any one of claims 1 to 6, wherein the pin extends axially from the end of the pipe body of the steel pipe to the tip side, and the box is provided in the coupling. , threaded joints for steel pipes. 請求項7に記載の鋼管用ねじ継手において、前記カップリングのボックス危険断面積BCCSAが、前記鋼管の管本体の断面積Aよりも大きい、鋼管用ねじ継手。 8. The threaded joint for steel pipes according to claim 7, wherein the box critical cross-sectional area BCCSA of the coupling is larger than the cross-sectional area A of the pipe body of the steel pipe. 請求項7又は8に記載の鋼管用ねじ継手において、前記鋼管の管本体の肉厚が20mm以上である、鋼管用ねじ継手 9. The threaded joint for steel pipes according to claim 7 or 8, wherein the pipe body of the steel pipe has a wall thickness of 20 mm or more.
JP2021539278A 2019-08-09 2020-08-07 Threaded fittings for steel pipes Active JP7182010B2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019147926 2019-08-09
JP2019147926 2019-08-09
PCT/JP2020/030407 WO2021029370A1 (en) 2019-08-09 2020-08-07 Threaded coupling for steel pipe

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2021029370A1 JPWO2021029370A1 (en) 2021-02-18
JP7182010B2 true JP7182010B2 (en) 2022-12-01

Family

ID=74570295

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021539278A Active JP7182010B2 (en) 2019-08-09 2020-08-07 Threaded fittings for steel pipes

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11753878B2 (en)
EP (1) EP4012239B1 (en)
JP (1) JP7182010B2 (en)
CN (1) CN114026309B (en)
AU (1) AU2020327779B2 (en)
CA (1) CA3140090C (en)
MX (1) MX2021015733A (en)
UA (1) UA128272C2 (en)
WO (1) WO2021029370A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023057755A (en) * 2021-10-12 2023-04-24 日本製鉄株式会社 Steel pipe threaded joint

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7182010B2 (en) * 2019-08-09 2022-12-01 日本製鉄株式会社 Threaded fittings for steel pipes
UA128594C2 (en) * 2019-09-24 2024-08-21 Ніппон Стіл Корпорейшн Screw-threaded joint
US20210301600A1 (en) * 2020-03-26 2021-09-30 NejiLaw inc. Oil well pipe connection structure and oil well pipe
CN115234174A (en) * 2022-07-19 2022-10-25 贾海民 A drill pipe device for geological exploration in mines
JPWO2024106291A1 (en) * 2022-11-15 2024-05-23
AU2024272329A1 (en) * 2023-05-18 2025-11-20 National Oilwell Varco, L.P. Threaded tubular members employing metal-to-metal seals

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013536339A (en) 2010-08-23 2013-09-19 ヴァルレック・マンネスマン・オイル・アンド・ガス・フランス Tubular screw connection
JP2015534614A (en) 2012-09-21 2015-12-03 ヴァルレック オイル アンド ガスフランス Tubular screw connection

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS598905B2 (en) 1978-12-27 1984-02-28 日本電信電話株式会社 Cylindrical domain expander
US4753460A (en) * 1985-04-26 1988-06-28 The Hydril Company Tubular connection having two thread sets with multiple interengaging characteristics
JP2914197B2 (en) * 1994-10-19 1999-06-28 住友金属工業株式会社 Threaded fittings for oil country tubular goods
JP2001082644A (en) * 1999-09-17 2001-03-30 Sumitomo Metal Ind Ltd Manufacturing method of threaded joint for oil country tubular goods
JP2001182874A (en) * 1999-12-22 2001-07-06 Sumitomo Metal Ind Ltd Threaded joint for oil country tubular goods and its manufacturing method
FR2956466B1 (en) * 2010-02-17 2012-06-08 Vallourec Mannesmann Oil & Gas EXPANDABLE THREAD JOINT AND METHOD OF MAKING SAME
JP5660308B2 (en) * 2010-06-30 2015-01-28 Jfeスチール株式会社 Threaded joints for steel pipes
JP2012043756A (en) * 2010-08-23 2012-03-01 Explore:Kk Lighting system
JP5978953B2 (en) * 2012-11-26 2016-08-24 Jfeスチール株式会社 Threaded joints for pipes
JP6390321B2 (en) * 2013-10-29 2018-09-19 新日鐵住金株式会社 Threaded joints for steel pipes
MX377279B (en) * 2014-06-20 2025-03-07 Nippon Steel Corp THREADED JOINT FOR STEEL PIPES.
UA119127C2 (en) 2015-12-15 2019-04-25 Ніппон Стіл Енд Сумітомо Метал Корпорейшн RIVER CONNECTION FOR STEEL PIPE
AU2016394560B2 (en) * 2016-02-23 2019-10-03 Nippon Steel Corporation Threaded joint for steel pipes
US10514117B2 (en) * 2016-10-05 2019-12-24 Waters Technologies Corporation Fluidic fitting with integral face seal
PL3572611T3 (en) * 2018-05-25 2021-07-05 Vallourec Oil And Gas France Tubular threaded connection
JP7182010B2 (en) * 2019-08-09 2022-12-01 日本製鉄株式会社 Threaded fittings for steel pipes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013536339A (en) 2010-08-23 2013-09-19 ヴァルレック・マンネスマン・オイル・アンド・ガス・フランス Tubular screw connection
JP2015534614A (en) 2012-09-21 2015-12-03 ヴァルレック オイル アンド ガスフランス Tubular screw connection

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2023057755A (en) * 2021-10-12 2023-04-24 日本製鉄株式会社 Steel pipe threaded joint
JP7747263B2 (en) 2021-10-12 2025-10-01 日本製鉄株式会社 Steel pipe threaded joints

Also Published As

Publication number Publication date
AU2020327779A1 (en) 2021-11-04
US11753878B2 (en) 2023-09-12
BR112021021518A2 (en) 2022-03-22
EP4012239C0 (en) 2024-10-23
AU2020327779B2 (en) 2023-02-02
CN114026309B (en) 2023-06-20
CA3140090C (en) 2023-06-27
JPWO2021029370A1 (en) 2021-02-18
EP4012239B1 (en) 2024-10-23
US20220220813A1 (en) 2022-07-14
MX2021015733A (en) 2022-01-27
UA128272C2 (en) 2024-05-22
EP4012239A4 (en) 2022-08-03
CN114026309A (en) 2022-02-08
WO2021029370A1 (en) 2021-02-18
EP4012239A1 (en) 2022-06-15
CA3140090A1 (en) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7182010B2 (en) Threaded fittings for steel pipes
JP6239111B2 (en) Threaded joints for steel pipes
JP6683738B2 (en) Threaded joint for steel pipe
JP6512586B2 (en) Steel pipe screw joint
JP6831018B2 (en) Threaded joints for steel pipes
JP6519030B2 (en) Oil Well Steel Pipe Threaded Fittings
JP7290738B2 (en) threaded joint
JP7431863B2 (en) threaded fittings for pipes
WO2024171497A1 (en) Threaded joint for steel-pipe
EP4092302B1 (en) Threaded connection for pipe
OA20943A (en) Threaded coupling for steel pipe
JP2024123398A (en) Pipe threaded joints
JP2024114126A (en) Steel pipe threaded joints
OA20904A (en) Threaded joint for pipe.
EA042332B1 (en) SCREW CONNECTION FOR STEEL PIPES
OA18698A (en) Threaded joint for steel pipe

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210929

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221025

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221118

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7182010

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250